食品營養(yǎng)學能量代謝與平衡

第二章能量代謝與平衡

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3知識目標：了解能量單位及三大營養(yǎng)素的生熱系數(shù)掌握人體能量消耗的構(gòu)成掌握能量的失衡對人體的影響，熟悉能量來源及適宜攝入量能準確估算人體的基礎代謝率45體操運動員劇烈運動時，需要消耗大量的能量。6

7讀書時需要消耗能量8睡眠時也會消耗能量9

細胞生長繁殖、組織的更新、營養(yǎng)物質(zhì)的運輸、代謝廢物的排泄、心臟的跳動、肌肉的收縮、神經(jīng)的傳導，都要有能量供給。沒有能量就沒有生命活動10這些能量來源于哪？11

來源于人體每天攝取的食物，主要是碳水化合物（60%~70%）、脂肪（20%~30%）和蛋白質(zhì)（10%~20%）。另外，酒中的乙醇也能提供較高的熱能。一、能量的來源及能量系數(shù)12

太陽能光合作用脂肪碳水化合物蛋白質(zhì)飲食營養(yǎng)能量的最初來源13二、能量系數(shù) 1、能量單位

①焦耳（joule，J）：1J相當于1牛頓的力使1kg的物質(zhì)移動1m所消耗的能量。 營養(yǎng)學上常使用千焦耳（kJ）。 ②卡（cal）：1cal是使1g純水由15°C升到16°C所需要的能量。 營養(yǎng)學上常使用千卡（kcal）。 ③單位換算：1kcal=4.184kJ；1kJ=0.239kcal

14 2、什么是生理有效能量（能量系數(shù)）？

——每克產(chǎn)能營養(yǎng)素在體內(nèi)氧化分解后為產(chǎn)生的熱能值15三大產(chǎn)能營養(yǎng)素的能量系數(shù)每克碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)在體內(nèi)氧化產(chǎn)生的熱能值。碳水化合物－4.0kcal(16.8kJ)脂肪－9.0kcal(37.6kJ)蛋白質(zhì)－4.0kcal(16.74kJ)乙醇－7.1kcal(29.7kJ)

蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物為三大產(chǎn)熱營養(yǎng)素。16

怎樣計算食物的能量？首先要知道食物中三大營養(yǎng)素的比例其次要知道食物的重量

以100g的瘦牛肉為例：蛋白質(zhì)20.2%，脂肪2.3%，碳水化合物1.2%16.74kJ×20.2+37.6kJ×2.3+16.8kJ×1.2=444kJ

17二、人體的能量消耗

人體能量消耗的構(gòu)成？

——基礎代謝

——體力活動的能量消耗

——食物熱效應

——生長發(fā)育18

（1）定義：是維持人體最基本生命活動所必需的最低能量消耗。即人體在安靜和恒溫條件下(一般18～25℃)，禁食12小時后，靜臥、放松而又清醒時的能量消耗。

（2）測定方法：測定空腹12～16h、睡醒靜臥、環(huán)境溫度18～25°C時的能量消耗。 （3）意義：維持體溫、心跳、呼吸、各組織器官和細胞的基本功能。1、基礎代謝(basalmetabolism,BM)人在靜止時是否就不消耗能量？19

（4）基礎代謝率（BMR）：指單位時間內(nèi)人體單位表面積（m2）或單位體重（kg）基礎代謝所消耗的能量。單位：（kJ/m2·h，kJ/kg·h）

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①用體表面積進行計算（已知身高、體重、年齡、性別）體表面積(m2)＝0.00659×身高(cm)＋0.0126×體重(kg)－0.1603BM=BMR×體表面積×24hBMR查書（見表2-1）（5）計算基礎代謝的能量消耗人體基礎代謝率年齡(歲)男女KJ/m2Kcal/m2KJ/m2Kcal/m21357911131517192025221.8214.6206.3197.7189.9179.9177.0174.9170.7164.0161.5156.953.051.349.347.345.243.042.341.840.839.238.637.5221.8214.2202.5200.0179.1175.7168.6158.8151.91485147.7147.353.051.248.445.442.842.040.337.936.335.535.335.2年齡(歲)男女KJ/m2Kcal/m2KJ/m2Kcal/m23035404550556065707580154.0152.7151.9151.5149.8148.1146.0143.9141.4138.9138.136.836.536.336.235.835.434.934.433.833.2.33.0146.9146.4146.0144.3139.7139.3136.8134.7132.6131.0129.335.135.034.934.533.933.332.732.231.731.330.922

例：男性，20歲，身高1.75m，體重70kg，試計算BM。體表面積(m2)＝0.00659×175＋0.0126×70－0.1603

＝1.875BMR查書得161.5KJ（38.6Kcal）一日基礎代謝的能量消耗BM＝BMR×體表面積×24h

＝161.5×1.875×24

＝7267.5KJ（1737Kcal）*該結(jié)果應用于我國人群時應減5%：

BM=1737×0.95=1650.15（kcal/d）23注：m為體重(kg)。摘自TechnicalReportSerie724，Geneva，WHO，1985。

我國營養(yǎng)學會推薦，我國兒童、青少年該公式適用，18歲以上人群按公式計算結(jié)果減5%。

年齡(y)公式(男)公式(女)0～33～1010～1818～3030～60>60(60.9×m)-54(22.7×m)+495(17.5×m)+651(15.3×m)+679(11.6×m)+879(13.5×m)+487(61.0×m)-51(22.5×m)+499(12.2×m)+746(14.7×m)+496(8.70×m)+829(10.5×m)+596

②

按體重計算BMR（kcal/d）WHO于1985年推薦使用Schofield公式(表)，計算一天的基礎代謝能量消耗（kcal/d）24例：男性，20歲，體重60kg，試計算BMR。

BMR=15.3m+679 =15.3×60+679 =1597（kcal/d） *該結(jié)果應用于我國人群時應減5%：

BMR=1597×0.95 =1517（kcal/d）25③直接用公式計算：kcal

男BM＝66+13.7×體重(kg)+5.0×身長(cm)－6.8×年齡(y)

女BM＝65.5+9.5×體重(kg)+1.8×身長(cm)－4.7×年齡(y)④簡單的方法成人男性按每公斤體重每小時1kcal(4.18kJ)，女性按0.95kcal(3.97kJ)，和體重相乘直接計算。⑤WHO于1985年提出用靜息代謝率(restingmetabolicrate，RMR)代替BMR，計算一天的基礎代謝能量消耗。人體24小時靜息代謝參考值(kcal)

摘自NutritionScienceandApplications，第二版，第190頁，1997年。年齡(y)體重(kg)4050576470778491100男性10～1818～3030～60>60135112911343102715261444145911621648155115401256177116581621135118761750169114231998185717721526212119641853162122432071193517162401220920391837女性10～1818～3030～60>6012341084117710161356123112641121144113341325119515271437138612681600152514381331168516281499140417711731156014781856183316211552196619661699164627年齡(歲)男女KJ/m2Kcal/m2KJ/m2Kcal/m21357911131517192025221.8214.6206.3197.7189.9179.9177.0174.9170.7164.0161.5156.953.051.349.347.345.243.042.341.840.839.238.637.5221.8214.2202.5200.0179.1175.7168.6158.8151.91485147.7147.353.051.248.445.442.842.040.337.936.335.535.335.2年齡(歲)男女KJ/m2Kcal/m2KJ/m2Kcal/m23035404550556065707580154.0152.7151.9151.5149.8148.1146.0143.9141.4138.9138.136.836.536.336.235.835.434.934.433.833.2.33.0146.9146.4146.0144.3139.7139.3136.8134.7132.6131.0129.335.135.034.934.533.933.332.732.231.731.330.9（6）影響基礎代謝的因素28在同一性別、體重和年齡組的正常人中基礎代謝率很接近，其中約90%以上的人其代謝率與平均值相差不超過15%。主要受到（1）體表面積、（2）年齡、（3）性別、（4）激素水平、（5）季節(jié)與勞動強度等因素的影響（6）影響基礎代謝的因素29年齡性別30年齡：兒童、孕婦高，30歲以上每10年降2%。性別：男性高于女性5%—10%。男孩和女孩在青春期以前，其基本的能量消耗按體重計差別很小。成長后男性有更多的肌肉組織。成年男子每1m2體表面積每1h基礎代謝平均為167.4kJ(40kcal)或每1kg體重每1h平均消耗熱能4.184kJ(1kcal)。女性比男性約低5％，為5.7MJ(1370kcal)；老年人較成人低10％～15％，為4.9～5.4MJ(1160～1296kcal)。31體格：同等體重，瘦高者>矮胖者。

環(huán)境條件的影響炎熱、寒冷、過多攝食、精神緊張升高；禁食、少食、饑餓降低。嚴重饑餓和長期營養(yǎng)不良期間、身體基礎代謝率的降低可多達50%。長期處于寒冷、炎熱地區(qū)人基礎代謝率不同、后者基礎代謝率較低。例如印度人的基礎代謝率比北歐人平均低約10%

基礎代謝影響因素32季節(jié)與勞動強度：寒季>暑季，勞動強度高則高。

不同生理、病理狀況；激素；應激狀態(tài)疾病和感染可提高基礎代謝率。甲狀腺機能亢進，腎上腺素可增加基礎代謝。尼古丁和咖啡因可以刺激基礎代謝水平升高

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除基礎代謝外，是構(gòu)成人體總能量消耗的主要部分。通常情況下，占人體總能量消耗的15%～30%。變化最大，是控制能量平衡的重要部分。不同體力活動所消耗的熱能不同 目前應用BMR乘以體力活動水平（physicalactivitylevel,PAL）來計算人體的能量消耗量或需要量。 2、體力活動消耗的能量34影響體力活動能量消耗的因素：

1、肌肉越發(fā)達，活動能量消耗越多

2、體重越重者，能量消耗越多

3、勞動強度越大，持續(xù)時間越長，能量消耗越多

4、與工作熟練程度有關(guān)這部分能量消耗，主要取決于體力活動的強度和持續(xù)時間。 3536洗衣2.362掃地2.716步行2.703做菜做飯1.594擦洗玻璃1.919擦地板2.817上下樓梯4.500洗澡1.214步行(中等速度）1.675打電話1.125安靜躺臥0.652晚睡0.734午睡0.813休息(坐著)0.786臥床看書0.804看電影0.806穿衣2.232脫衣2.170整理床鋪2.263坐著吃0.844活動種類與能量消耗kcal/m2.min(含基礎代謝能)37活動種類與能量消耗kcal/m2.min

(含基礎代謝能)

上自習0.846考試0.916抄黑板報0.980站立聽課0.985實習1.002上業(yè)務課0.812看示教0.808開會0.812指揮唱歌2.645騎自行車3.006集體舞4.031棒球4.032排球4.072跑步5.802籃球5.785足球5.965游泳自由式4.056散步1.488廣播體操2.770普通早操2.6543839

又稱食物熱效應(ThermicEffectofFood，TEF)，是指人體攝食過程中引起的額外的能量消耗。

原因：攝食過程中，營養(yǎng)素的消化、吸收、轉(zhuǎn)化、合成所消耗的能量。 3、食物特殊動力作用（SDA）不同能量物質(zhì)的食物熱效應食物成分食物熱效應（占成分能值）脂肪4%~5%碳水化合物5%~6%蛋白質(zhì)30%~40%混合性食物10%40嬰幼兒、兒童、青少年、孕婦需額外增加生長發(fā)育所需能量。每增加1克新組織約需20kJ(4.78Kcal)的能量。新生兒按千克體重計算時，比成年人相對消耗多2~3倍的能量；3~6個月的嬰兒，每天有15~23%所攝入的能量被機體用于生長發(fā)育的需要。乳母需增加合成分泌乳汁所需能量。 4、生長發(fā)育41

人體能量消耗的構(gòu)成（對兒童、孕婦、乳母等）基礎代謝體力活動食物特殊動力作用生長發(fā)育人體能量消耗的構(gòu)成圖解42攝入能量消耗能量三、能量代謝和能量平衡攝入能量消耗能量負平衡營養(yǎng)不良正平衡肥胖43

體內(nèi)消耗的能量必須從外界攝入食物才得以補償，使機體消耗的和攝入的能量趨于相等，營養(yǎng)學上稱為能量平衡**。一般情況下，健康人從食物中攝取的能量和消耗的能量保持平衡狀態(tài)。能量平衡也并不是要求一個人每天消耗的和攝入的能量都必須相等，而是要求成年人在5~7天內(nèi)其消耗的與攝入的能量的平均值趨于相等。44

如果消耗的大于攝入：體重減輕、消瘦如果消耗的小于攝入：肥胖、超重二者對成年人都有害健康對生長發(fā)育階段的青少年攝入稍大于消耗，才能保證正常的生長發(fā)育。4546肥胖的危害據(jù)日本專家研究，肥胖給身體帶來的危害至少有6個方面。1.增加心腦和血管的負擔，導致動脈硬化，其結(jié)果可引起心室肥大，繼而出現(xiàn)心絞痛、心力衰竭和高血壓，腦溢血等心腦血管疾病。2.導致便秘，誘發(fā)腸癌。3.形成脂肪肝，導致膽石癥。4.影響呼吸運動，導致氣短、乏力甚至缺氧、發(fā)紺等肺部疾患。5.導致胰腺炎，糖尿病的發(fā)生。6.引發(fā)腰痛和變型關(guān)節(jié)炎4748消瘦的危害影響生長發(fā)育、消瘦體質(zhì)差，抵抗力弱，易患疾病貧血、神經(jīng)衰弱、皮膚干燥脈搏緩慢、工作能力下降、體溫低49四、能量的參考攝入量及食物來源 1、能量推薦攝入量（RNI） ①成年，輕活動，男性2400(kcal/d)

女性2100(kcal/d) ②50歲起，年齡增長，能量攝入遞減。 ③孕婦+200kcal/d；乳母+500kcal/d。50膳食能量攝入量達到RNI的90%以上視為正常，低于80%為攝入不足。在膳食能量攝入比例中，碳水化合物供能占總能量的55%~65%、脂肪占20%~30%、蛋白質(zhì)占11%~15%為宜。三餐能量分配一般認為一日中每餐所含熱量占全日總熱量符合以下比例為合理：早餐30%、午餐40%、晚餐30%。2、三大生熱營養(yǎng)素的供能比例51三種產(chǎn)能營養(yǎng)物質(zhì)的供能比例10-15%55-65%20-30%碳水化合物蛋白質(zhì)脂肪能量供應比例52⊙糧谷類和薯類含碳水化合物多，是我國膳食熱能主要來源；⊙油料作物含脂肪，動物性食品含較多的動物脂肪和蛋白質(zhì)，是膳食熱能的重要組成部分；⊙大豆和硬果類含豐富的油脂和蛋白質(zhì)是膳食熱能輔助來源之一；⊙蔬菜和水果含熱能較少。3、能量的食物來源53本章小結(jié)

生理有效能量、基礎代謝的概念。怎樣計算食物的能量？怎樣評價膳食能量？影響人體能量消耗的因素？54作業(yè)一

列出你比較正常的一天的膳食，計算各種產(chǎn)能營養(yǎng)素提供的能量，并對你當天的膳食能量進行評價（計算能量的消耗并與攝入量水平進行比較）。55（一）食物能值的測定常用氧彈量熱計，或稱彈式熱量計進行測定。彈式測熱計(bombcalorimeter)原理示意圖三、人體能量消耗量的測定561、測量法

直接測熱法：人體釋放熱量的多少可反映機體能量代謝情況，進而可求出機體的能量需要。間接測熱法：產(chǎn)熱營養(yǎng)素在體內(nèi)氧化產(chǎn)生CO2和H2O，并釋放能量滿足機體需要，因此只需測出氧氣消耗量或產(chǎn)生水量的多少，就可以計算能量的消耗，進而確定能量的需要量。

（二）人體能量消耗量的測定和計算572、計